(57)【要約】  本発明は、溶接線ルート、特に復熱式熱交換器（１２）における溶接線ルート、を機械加工するマニピュレーター（１０）に関し、該マニピュレーターは、当該マニピュレーター（１０）を進めるための駆動部（２６）と、研削ヘッド（１８）であって、ガイドレール（１７）において研削ヘッド（１８）を進める第１ホイール（１６）好ましくは４つの第１ホイールが設けられる、特に取り付けられるフレーム（１５）を有する研削ヘッド（１８）と、研削ヘッド（１８）に設けられる、特に取り付けられるシャフト（２０）とを備え、溶接線ルート（１１）、特に熱交換器（１２）の溶接線ルート（１１）を研削する研削ディスク（１９）がシャフト（２０）に設けられる。本発明は、制御された方法で研削ディスク（１９）を溶接線ルート（１１）に接触させるためにシャフト（２０）が水平に及び垂直に旋回可能であるという点で特徴付けられる。本発明は、さらにマニピュレーターユニットに関する。
2019509181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接線ルート（１１）、特に復熱式熱交換器（１２）における溶接線ルート（１１）を機械加工するマニピュレーター（１０）であって、
マニピュレーター（１０）を進める駆動部（２６）と、
研削ヘッド（１８）であって、ガイドレール（１７）において当該研削ヘッド（１８）を進めるための第１ホイール（１６）が好ましくは４つの第１ホイールが設けられ特に取り付けられるフレーム（１５）を有する研削ヘッド（１８）と、
研削ヘッド（１８）に設けられ特に取り付けられるシャフト（２０）であって、溶接線ルート（１１）、特に熱交換器（１２）の溶接線ルート（１１）を研削する研削ディスク（１９）が設けられたシャフト（２０）と、
を備え、
シャフト（２０）は、制御状態において研削ディスク（１９）を溶接線ルート（１１）に接触させるために水平及び垂直に旋回可能である、
ことを特徴とするマニピュレーター。
【請求項２】
マニピュレーター（１０）は、シャフト（２０）の水平動作用の第１旋回ユニット（２８）を研削ヘッド（１８）に備え、ここで第１旋回ユニット（２８）は、第１トランスミッション（３０）、特に傾斜−直線トランスミッション、及び第１トランスミッション（３０）を駆動する第１モーター（１４）を備える、及び／又は、
マニピュレーター（１０）は、シャフト（２０）の垂直動作用の第２旋回ユニット（２９）を研削ヘッド（１８）に備え、ここで第２旋回ユニット（２９）は、第２トランスミッション（３１）、特にカム機構、及び第２トランスミッション（３１）を駆動する第２モーター（２５）を備える、
請求項１に記載のマニピュレーター。
【請求項３】
保持具（２４）が、特にピボット軸受がシャフト（２０）に設けられ、ここで該保持具は、研削ヘッド（１８）に設けられる、特にマニピュレーター（１０）の前進動作方向（Ｃ）に対して研削ヘッド（１８）の後端あるいはその近くに設けられる、請求項１又は２に記載のマニピュレーター。
【請求項４】
駆動部（２６）は、研削ヘッド（１８）を推進する少なくとも一つの好ましくは２つの駆動ユニット（２７）を備え、
ここで各駆動ユニット（２７）は、ガイドレール（１７）において駆動ユニット（１０）を進める第１ホイール（１６）好ましくは４つの第１ホイールが設けられる、特に取り付けられるフレーム（１５）を含み、ここで各駆動ユニット（２７）は、駆動ユニット（２７）の第１ホイール（１６）を駆動する少なくとも一つのモーター（３２）を備える、
請求項１から３のいずれか一つに記載のマニピュレーター。
【請求項５】
少なくとも一つの駆動ユニット（２７）と研削ヘッド（１８）、及び／又は複数の駆動ユニット（２７）の互いの間は、たわみ軸継手（３３）を介して接続され、ここで少なくとも一つの駆動ユニット（２７）は、マニピュレーター（１０）の前進動作方向（Ｃ）に対して研削ヘッド（１８）の後ろに設けられる、請求項４に記載のマニピュレーター。
【請求項６】
研削ディスク（１９）の回転動作は、第３モーター、特に外部モーターによって駆動され、及び／又は、
機械加工される溶接線ルート（１１）での研削ディスク（１９）の回転方向は、機械加工される溶接線ルート（１１）の長手方向の延長に垂直である、
請求項１から５のいずれか一つに記載のマニピュレーター。
【請求項７】
熱交換器（１２）の表面に沿って移動する第２ホイール（１３）が設けられ、ここで第２ホイール（１３）は、研削ヘッドのフレーム（１５）に、特に該フレーム（１５）の外側に設けられ特に取り付けられ、及び／又は、少なくとも一つの駆動ユニット（２７）のフレームに、特に該フレーム（１５）の外側に設けられ特に取り付けられ、
ここで第２ホイール（１３）は、熱交換器（１２）の表面に対する圧接を生成するために、それぞれのフレーム（１５）に好ましくはばね式装着される、
請求項１から６のいずれか一つに記載のマニピュレーター。
【請求項８】
研削ヘッド（１８）は、研削プロセスをモニターするカメラ（２１）を備え、ここでカメラ（２１）は、マニピュレーター（１０）の前進動作方向（Ｃ）に対して研削ディスク（１９）の前に設けられ、カメラ（２１）は、研削ヘッド（１８）のフレーム（１５）に設けられ特に取り付けられ、カメラ（２１）は、フレーム（１５）において旋回可能に好ましくは構成されている、
請求項１から７のいずれか一つに記載のマニピュレーター。
【請求項９】
研削ヘッド（１８）は、特に研削される溶接線ルート（１１）の照明用の照明装置（２２）を備え、ここで照明装置（２２）は、マニピュレーター（１０）の前進動作方向（Ｃ）に対して研削ディスク（１９）の前に設けられ、及び、照明装置（２２）は、カメラ（２１）と一体的ユニットを好ましくは形成している、
請求項８に記載のマニピュレーター。
【請求項１０】
マニピュレーター（１０）は、電力供給及び／又は信号伝送のためのケーブルハーネス（２３）を特に研削ヘッド（１８）及び／又は駆動ユニットに備え、ここでケーブルハーネス（２３）は、マニピュレーター（１０）をコントロールステーションに接続するために設けられる、
請求項１から９のいずれか一つに記載のマニピュレーター。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一つに記載のマニピュレーター（１０）と、
マニピュレーター（１０）を制御、特に遠隔制御するコントロールステーションと、
を備えたマニピュレーターユニット。
【請求項１２】
マニピュレーター（１０）は、コントロールステーション（２３）によって遠隔制御可能であり、ここで、研削ヘッド（１８）のシャフト（２０）の水平及び垂直方向の旋回、及び／又は少なくとも一つの駆動ユニット（２７）の第１ホイール（１６）の動作、及び／又は研削ディスク（１９）の回転速度は、コントロールステーションによって遠隔制御可能である、請求項１１に記載のマニピュレーターユニット。
【請求項１３】
コントロールステーションは、マニピュレーター（１０）、及び／又は入力装置、及び／又はカメラ（２１）によって得られた画像を表示するスクリーン、及び／又は電力供給を制御するジョイスティックを備える、請求項１１又は１２に記載のマニピュレーターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接線ルート、特に復熱式熱交換器における溶接線ルートを機械加工するマニピュレーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
復熱式熱交換器は、溶接された半殻を備えたＵベンドを有し、つまりＵベンドは、その内側において研磨されていない（unground）溶接線ルートを有する２つの長手方向のシームを有する。溶接線ルートは、Ｕベンドにおけるより高い機械的強度を得るために研磨する必要がある。しかしながら、これらの溶接線ルートは、既知の研削工具（grinding tool）に関して利用可能な空間が５０×２５ｍｍという非常に小さいことから、研削工具がアクセスするのは困難である。したがって、非常にコンパクトな設計を有する研削マニピュレーターが必要とされる。
【発明の概要】
【０００３】
ここで描かれたマニピュレーターは、マニピュレーターを前進させる駆動部を備える。該マニピュレーターは、さらに、研削ヘッドであってガイドレールにおける該研削ヘッドを前進させる第１ホイール、好ましくは４つの第１ホイール、が設けられる、特に取り付けられるフレームを有する研削ヘッドと、研削ヘッドに設けられる、特に取り付けられるシャフトとを備え、溶接線ルート、特に熱交換器の溶接線ルートを研削する研削ディスクがシャフトに設けられる。
【０００４】
しかしながら、既知の研削マニピュレーターは、最良の研削結果を得るため研削ディスクが溶接線ルートと常に理想的な接触になるとは限らないという不利な点がある。
したがって、発明の目的は、新規のマニピュレーター、特に研削ディスクと溶接線ルートとの間の理想的な接触を可能とするマニピュレーターを提供することである。
【０００５】
この目的は、マニピュレーターに関して請求項１の特徴によって、及び、マニピュレーターユニットに関して請求項１１の特徴によって達成される。好ましい実施形態及びさらなる構造は、それぞれの従属項において示されている。
【０００６】
本発明によるマニピュレーターは、制御された方法（態様）において研削ディスクを溶接線ルートに接触させるためにシャフトが水平に及び垂直に旋回可能であるという点で特徴づけられる。
【０００７】
シャフトの水平旋回動作は、第１ホイールによって掛け渡される及び／又はフレームによって掛け渡される平面へ投影されたときに、特に、上記平面における動きを表す動作を意味するように理解される。シャフトの垂直旋回動作は、好ましくは上述の平面に垂直な動作を意味するように理解される。
【０００８】
特に、＋／−１０°、好ましくは＋／−５°の角度範囲は、水平旋回動作のために提供され、また、０°から１０°、好ましくは０°から５°の角度範囲は、垂直旋回動作のために提供される。
【０００９】
特に、＋／−１０ｍｍ、好ましくは＋／−５ｍｍの旋回範囲は、水平旋回動作のために提供されてもよく、また、０から１０ｍｍ、好ましくは０から５ｍｍの旋回範囲は、垂直旋回動作のために提供されてもよい。そのような旋回範囲は、高々５０×２５ｍｍの幅及び高さをそれぞれ有する、あるいは８０から１００ｍｍのサイズのシャフト長さを有する、特にマニピュレーターに提供される。本発明によるマニピュレーターにより実行可能な改善された研削プロセスは、復熱式熱交換器の改善された機械的強度に帰着する。熱交換器の耐用年数もまたこの態様において増加される。
【００１０】
マニピュレーターは、好ましくはコンパクト設計において製造され、好ましくは５０×２５ｍｍ未満の横断面積を有する。
【００１１】
本発明の特に有益な実施形態によれば、マニピュレーターは、研削ヘッドにおいてシャフトの水平動作用の第１旋回ユニットを備え、該第１旋回ユニットは、第１トランスミッション、特に傾斜−直線トランスミッションと、第１トランスミッションを駆動する第１モーターとを備える。
【００１２】
そのような傾斜−直線トランスミッションは、例えばプランジャーを備えてもよく、該プランジャーは、傾斜面を有するシャフトにおける構成部分に寄りかかりながら、モーターによって直線的に後退及び拡張可能である。拡張されると、プランジャーは傾斜面を押圧し、シャフトは水平方向に旋回される。復元あるいは他の方向における旋回のために、プランジャーは、傾斜面に接続され、後退の間、それを一緒に引っ張ってもよく、あるいは、プランジャーの拡張方向に逆らうスプリング力によって復元が発生してもよい。
【００１３】
マニピュレーターは、さらに、研削ヘッドにおいてシャフトの垂直動作用の第２旋回ユニットを備えてもよく、該第２旋回ユニットは、第２トランスミッション、特にカム機構と第２トランスミッションを駆動する第２モーターとを備えてもよい。
【００１４】
そのようなカム機構は、例えば、偏心器例えば滴形偏心器（drop-shaped eccentric）を備えてもよく、該偏心器は上記モーターによって回転され、シャフトにおける構成部分と伝動する接線方向外面（tangential external surface）を有する。上記外面が偏心器の方へ、あるいは偏心器の半径方向に最も幅広の領域において、構成部分を押圧するようにモーターが偏心器を回転した場合、シャフトは持ち上げられる。即ち、モーターが偏心器の方へ、あるいは偏心器の半径方向に最も狭小の領域において回転した場合、シャフトは再び下降される。
【００１５】
本発明の異なる実施形態によれば、研削ヘッドは、シャフト及び研削ディスクを支持する水平スライド（horizontal slide）及び／又は垂直スライド（vertical slide）と、特にまた、モーター及びトランスミッションを有する旋回装置とを備える。
【００１６】
第１旋回ユニット及び第２旋回ユニットは、シャフトの制御された水平及び垂直方向の動作を可能にするために、スライド、好ましくは結合したスライド、に好ましくは一体化される。
【００１７】
好ましくは保持具がシャフトに設けられ、該保持具は、研削ヘッドにおいて、特に、マニピュレーターの前進動作方向に対して研削ヘッドの後端あるいはその近くに、設けられる。保持具は、特に、シャフトの水平及び垂直方向動作を可能にするためにピボット軸受であってもよい。
【００１８】
本発明の変形によれば、駆動部は、研削ヘッドに直接設けられるかもしれず、例えばその第１ホイールのうちのいくつかあるいはすべてを駆動するかもしれない。
【００１９】
しかしながら、本発明の異なる好ましい実施形態によれば、駆動部は、研削ヘッドを推進する少なくとも一つ及び好ましくは２つの駆動ユニットを備え、各駆動ユニットは、ガイドレールにおける駆動ユニットを進めるための第１ホイール、好ましくは４つの第１ホイールが設けられる特に取り付けられるフレームを含み、ここで各駆動ユニットは、駆動ユニットにおける第１ホイールを駆動する少なくとも一つのモーターを備える。
【００２０】
少なくとも一つの駆動ユニットと研削ヘッド、及び／又は複数の駆動ユニットの互いの間は、たわみ軸継手を介して接続されてもよく、少なくとも一つの駆動ユニットは、マニピュレーターの前進動作方向に対して研削ヘッドの後ろに設けられる。上記たわみ軸継手は、例えばベローズあるいは自在継手にて構成されてもよい。
【００２１】
研削ディスク及び／又はシャフトの回転動作は、第３モーター、特に外部モーターによって駆動されてもよい。外部モーターの場合、シャフトは、フレキシブルな延長シャフトを介して外部モーターに接続されてもよい。
【００２２】
好ましくは、機械加工される溶接線ルートでの研削ディスクの回転方向は、機械加工される溶接線ルートの長手方向の延長に垂直である。
【００２３】
ここでの用語「垂直」は、広く理解され、約９０°の角度範囲をも含み、これはシャフトの旋回動作による水平方向の偏向に起因する。言い換えると、研削は、溶接線ルートの長手方向の延長に垂直な方向において実行される。
【００２４】
本発明の有利で適切な実施形態によれば、第２ホイールは、熱交換器の表面に沿って移動するために設けられ、また、研削ヘッドのフレームにおいて、特に該フレームの外側において設けられ特に取り付けられ、及び／又は、少なくとも一つの駆動ユニットのフレームにおいて、特に該フレームの外側において設けられ特に取り付けられている。この第２ホイールは、好ましくは、熱交換器の表面に対して押圧接触を生成するためにそれぞれのフレームにばね式装着（spring-mounted）されている。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、研削ヘッドは、研削プロセスをモニターするカメラを備え、該カメラは、マニピュレーターの前進動作方向に対して研削ディスクの前に設けられ、研削ヘッドのフレームに設けられ、特に取り付けられ、また、好ましくはフレームにおいて旋回可能なように構成されている。
【００２６】
さらに、研削ヘッドは、照明装置を、特に研磨される溶接線ルートの照明用の、を備えてもよく、該照明装置は、マニピュレーターの前進動作方向に対して研削ディスクの前に設けられ、及び、好ましくはカメラと共に一体的なユニットを形成する。
【００２７】
マニピュレーターは、好ましくは、特に研削ヘッド及び／又は駆動ユニット（単数もしくは複数）において電力供給及び／又は信号伝送用のケーブルハーネスを備え、該ケーブルハーネスは、マニピュレーターをコントロールステーションに接続するために設けられる。
【００２８】
本発明によるマニピュレーターユニットは、本発明によるマニピュレーター、及びマニピュレーターを制御する、特に遠隔制御するコントロールステーションを備える。
【００２９】
マニピュレーターユニットの実施形態によれば、マニピュレーターは、コントロールステーションによって遠隔制御されることができ、ここで、マニピュレーターのシャフトの水平及び垂直方向の旋回、及び／又は少なくとも一つの駆動ユニットの第１ホイールの動作、及び／又は研削ディスクの回転速度は、コントロールステーションによる遠隔制御することができる。
【００３０】
マニピュレーターユニットの有利で適切な実施形態によれば、コントロールステーションは、マニピュレーター、及び／又は入力装置、カメラによって得られた画像を表示するためのスクリーン、及び／又は電力供給を制御するジョイスティックを備える。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるマニピュレーターの第１実施形態の例における平面図である。
【図２】本発明によるマニピュレーターの研削ヘッドの第１実施形態の例における平面図である。
【図３】本発明によるマニピュレーターの研削ヘッドの第２実施形態の例における正面図である。
【図４】本発明によるマニピュレーターの研削ヘッドの第３実施形態の例における平面図である。
【図５】本発明によるマニピュレーターの研削ヘッドの第４実施形態の例における側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
発明、またさらなる特徴及び利点に関する発明は、実施形態例の記述によって、及び添付図面を参照してより詳細に説明されるだろう。
【００３３】
図１は、復熱式熱交換器１２における溶接線ルート１１を機械加工するための、本発明によるマニピュレーター１０の第１実施形態の例を示す。マニピュレーター１０は、マニピュレーター１０の前進を駆動する駆動部２６を備える。
【００３４】
駆動部２６は、研削ヘッド１８を推進する２つの駆動ユニット２７を備える。各駆動ユニット２７は、ガイドレール１７における駆動ユニット１０を進めるために、４つの第１ホイール１６が取り付けられているフレーム１５を含んでいる。各駆動ユニット２７は、また、駆動ユニット２７の第１ホイール１６を駆動するモーター３２を備える。
【００３５】
複数の駆動ユニット２７だけでなく駆動ユニット２７と研削ヘッド１８とも、互いの間は、たわみ軸継手３３を介して接続されており、駆動ユニット２７は、マニピュレーター１０の前進動作の方向Ｃに対して研削ヘッド１８の後ろに設けられる。
【００３６】
図１から図５は、ガイドレール１７における研削ヘッド１８を進めるために４つの第１ホイール１６が取り付けられているフレーム１５を有する研削ヘッド１８を、マニピュレーターが備えることを示している。
【００３７】
マニピュレーターは、さらに、研削ヘッド１８に取り付けられたシャフト２０を備え、熱交換器１２の溶接線ルート１１を研削する研削ディスク１９は、シャフト２０に設けられる。シャフト２０の回転動作は、フレキシブルな延長シャフト（図示せず）を介してシャフト２０が接続される外部モーター（図示せず）によってなされてもよい。
【００３８】
シャフト２０は、制御状態において研削ディスク１９を溶接線ルート１１に接触させるために、水平及び垂直方向に旋回することができる。水平旋回動作は、図示平面へ投影したとき、図２及び図４の図示平面における動作に帰着する、シャフトの動作を特に意味するように理解される。図４は、シャフト２０が右に５ｍｍによって水平に最大偏位した状態を示す。垂直旋回動作は、図２及び図４における図示平面に垂直である、及び図５の図示平面における、シャフトの動作を特に意味するように理解される。図５は、上向きの方向においてシャフト２０を５ｍｍにて垂直に最大偏位した状態を示す。
【００３９】
マニピュレーター１０は、シャフト２０の水平動作のため研削ヘッド１８において第１旋回ユニット２８を備え、該第１旋回ユニット２８は、傾斜−直線トランスミッション３０と、傾斜−直線トランスミッション３０を駆動する第１モーター１４とを備える。
【００４０】
マニピュレーター１０は、シャフト２０の垂直動作用の第２旋回ユニット２９を研削ヘッド１８に備え、該第２旋回ユニット２９は、カム機構３１と、カム機構３１を駆動する第２モーター２５とを備える。
【００４１】
さらに、保持具２４がシャフト２０に設けられ、該保持具は、研削ヘッド１８において、マニピュレーター１０の前進動作の方向Ｃに対して研削ヘッド１８の終端の近くに設けられている。保持具２４は、シャフト２０の水平及び垂直動作を可能にするためにピボット軸受である。
【００４２】
機械加工される溶接線ルート１１での研削ディスク１９の回転方向は、機械加工される溶接線ルート１１の長手方向の延長に垂直である。ここでの用語「垂直」は、広く理解され、約９０°の角度範囲をも含む。これは、シャフト２０の旋回動作による水平方向の偏向に起因する。言い換えると、研削は、溶接線ルート１１の長手方向の延長に垂直な方向において実行される。
【００４３】
第２ホイール１３は、熱交換器１２（図３を参照）の表面に沿って移動するために設けられる。該第２ホイール１３は、研削ヘッドのフレーム１５の外側に、及び、２つの駆動ユニット２７のフレーム１５の外側に取り付けられている。第２ホイール１３は、熱交換器１２の表面に対して圧接を発生するようにそれぞれのフレーム１５においてばね式装着される。
【００４４】
研削ヘッド１８は、研削プロセスをモニターするためにカメラ２１を備え、該カメラ２１は、マニピュレーター１０の前進動作の方向Ｃに対して研削ディスク１９の前に設けられており、研削ヘッド１８のフレーム１５に取り付けられている。カメラ２１は、さらに、フレーム１５において旋回可能なように構成されている。
【００４５】
研削ヘッド１８は、さらに、研削される溶接線ルート１１の照明用の照明装置２２を備え、該照明装置２２は、マニピュレーター１０の前進動作の方向Ｃに対して研削ディスク１９の前に設けられている。照明装置２２は、カメラ２１と一体的ユニットを形成する。
【００４６】
マニピュレーター１０は、研削ヘッド１８及び駆動ユニット２７において電力供給及び／又は信号伝送用のケーブルハーネス２３を備える。ケーブルハーネス２３は、コントロールステーション（図に示されない）にマニピュレーター１０を接続するために設けられる。
【００４７】
コントロールステーションは、マニピュレーター１０の遠隔制御に役立つ。ここで、マニピュレーター１０のシャフト２０の水平及び垂直旋回、及び、研削ディスク１９の回転速度だけでなく駆動ユニット２７の第１ホイール１６の動作も、コントロールステーションによって遠隔制御することができる。
【００４８】
例えば、マニピュレーター１０が、まず特定位置に接近し、次に、カメラ２０１によって供給される画像に基づいてシャフト２０の水平及び垂直方向の旋回位置が操作者によって変更されながら、駆動部２６によって後方及び前方に後退及び前進されるように、マニピュレーター１０によって溶接線ルート１１の研削は行われてもよい。一旦、接近した位置で溶接線ルート１１が十分に研削されたならば、マニピュレーター１０は、別の位置に移動され、そこで上述の方法を繰り返す。
【００４９】
この目的のために、コントロールステーションは、マニピュレーター１０、入力装置、カメラ２１によって得られた画像を表示するスクリーン、及び電力供給を制御するジョイスティックを備える。
【符号の説明】
【００５０】
１０  マニピュレーター
１１  溶接線ルート
１２  熱交換器
１３  第２ホイール
１４  第１モーター
１５  フレーム
１６  第１ホイール
１７  ガイドレール
１８  研削ヘッド
１９  研削ディスク
２０  シャフト
２１  カメラ
２２  照明装置
２３  ケーブルハーネス
２４  保持具
２５  第２モーター
２６  駆動部
２７  駆動ユニット
２８  第１旋回ユニット
２９  第２旋回ユニット
３０  第１トランスミッション
３１  第２トランスミッション
３２  モーター
３３  たわみ軸継手
３４  ベースプレート
Ａ  長手方向軸
Ｂ  回転方向
Ｃ  前進動作方向
【図１】
2019509181.tif 000003
【図２】
2019509181.tif 000004
【図３】
2019509181.tif 000005
【図４】
2019509181.tif 000006
【図５】
2019509181.tif 000007
【国際調査報告】
2019509181.tif 000008
2019509181.tif 000009
2019509181.tif 000010
2019509181.tif 000011
2019509181.tif 000012
2019509181.tif 000013